淺析樁基負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因及其計(jì)算

1、淺析樁基負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因及其計(jì)算 【摘要】樁周土體由于某種原因發(fā)生下沉?xí)r對(duì)樁身產(chǎn)生相對(duì)向下的位移，這就使樁身承受向下作用的摩擦力，這種摩擦力就是樁基的負(fù)摩擦阻力。本文針對(duì)樁基負(fù)摩擦阻力產(chǎn)生的機(jī)理及原因，并通過(guò)實(shí)例計(jì)算分析樁基負(fù)摩擦阻力。 【關(guān)鍵詞】樁基；負(fù)摩擦阻力；機(jī)理及原因；實(shí)例計(jì)算 rough discuss the reason and count of pile foundation force of negative friction wang zhigang1 liang guankao2 (1.fifth geological mineral exploration and d

2、evelopment institute of inner mongolia, baotou 014010, p.r.china;2.inner mongolia geology engineering co.,ltd, hohhot.010010,p.r.china) 【abstract】owing to some reasons ,the soil around pile foundation occur subside will produce displacement downward to pile foundation，so pile foundation will bear do

3、wnward friction force，this friction force is negative friction force。this paper point at the reason of pile foundation negative friction force and analysis pile foundation negative friction force by living example。 【key words】pile foundation; negative friction force;the mechanisation and reason；livi

4、ng example account 中圖分類(lèi)號(hào)： tu473.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： a 文章編號(hào)： 一、樁基負(fù)摩阻力產(chǎn)生的機(jī)理及原因 樁的承載力是由樁底支承力與樁周土體的側(cè)摩阻力兩部分組成的。在一般情況下，樁受軸向荷載作用后，樁相對(duì)于樁周土體向下位移，使土對(duì)樁產(chǎn)生向上的摩擦力，稱正摩阻力。但是，當(dāng)樁周土為回填土、軟弱土層、濕陷性黃土、砂土液化等不良土體情況下, 樁周土體發(fā)生下沉，且其沉降速率較大，對(duì)樁身產(chǎn)生相對(duì)向下的位移時(shí)，這就使樁身承受向下作用的摩擦力，這部分摩擦力不但不是樁的承載力的一部分，反變成施加在樁上的外加荷載，這部分荷載即為負(fù)摩阻力。樁側(cè)土體的下沉量取決于樁側(cè)土的壓縮特性及其引起其下

5、沉的外界因素，并隨深度逐漸減?。欢鴺对诤奢d的作用下，樁底的下沉在樁身各截面都是定值；樁身壓縮隨深度逐漸變小。因此樁側(cè)土體的下沉量有可能在某一深度處與樁身的位移量相等。在此深度以上樁側(cè)土的下沉大于樁的位移，樁身受到向下作用的負(fù)摩阻力；在此深度以下樁側(cè)土的下沉小于樁的位移，樁身受到向上作用的正摩阻力。正、負(fù)摩阻力變換處的位置即為中性點(diǎn)。 影響中性點(diǎn)的深度1n的因素主要有: 1、樁端持力層的剛度（包括樁底沉渣厚度），持力層越硬，中性點(diǎn)1n越深，端承型樁的1n大于摩擦型樁； 2、樁周土層的變形性質(zhì)和應(yīng)力歷史，樁周土層壓縮變形越高，欠固結(jié)度越大，欠固結(jié)土層越厚，中性點(diǎn)深度越大； 3、堆載強(qiáng)度和面積越大，

6、地下水降幅和面積越大，中性點(diǎn)深度越大； 4、樁的長(zhǎng)徑比越大、截面剛度越大，中性點(diǎn)深度越大； 5、在樁承受荷載過(guò)程中，隨承受荷載及沉降的增加，中性點(diǎn)深度逐漸減小。 除了上述主要因素，它還與樁與樁側(cè)土的相對(duì)位移，樁頂荷載施加時(shí)間與發(fā)生負(fù)摩阻力時(shí)間，以及樁的類(lèi)型與沉樁工藝等因素有關(guān)。要精確地計(jì)算中性點(diǎn)的位置是比較麻煩和困難的，目前一般按規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)值確定。 樁的負(fù)摩阻力能否產(chǎn)生，主要看樁與樁周土的相對(duì)位移發(fā)展情況。當(dāng)樁的沉降大于樁周地基土的沉降時(shí),土層與樁側(cè)表面之間就會(huì)產(chǎn)生向上作用的摩阻力,即正摩阻力，可提高樁的承載力;反之,當(dāng)樁的沉降小于樁周地基土的沉降時(shí),土層與樁側(cè)表面之間就會(huì)產(chǎn)生向下作用的摩

7、阻力,即負(fù)摩阻力，降低樁的承載力。樁的負(fù)摩阻力產(chǎn)生的原因有: 1、在樁基礎(chǔ)附近大面積堆載，引起地面沉降，對(duì)樁產(chǎn)生負(fù)摩阻力，對(duì)于橋頭路堤高填土的橋臺(tái)樁基礎(chǔ)，地坪大面積堆放重物的車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)建筑樁基礎(chǔ)，均要特別注意負(fù)摩阻力問(wèn)題； 2、土層中抽取地下水或其它原因，地下水位下降使土層產(chǎn)生白重固結(jié)下沉； 3、樁穿越欠固結(jié)土層（如填土、軟土）進(jìn)入硬持力層，土層產(chǎn)生白重固結(jié)下沉； 4、樁數(shù)很多的密集群樁打樁時(shí)，使樁周土產(chǎn)生很大的超孔隙水壓力，打樁停止后樁周土的再固結(jié)作用引起下沉； 5、黃土、凍土中的樁、因黃土濕陷、凍土融化產(chǎn)生地面下沉。 二、樁基負(fù)摩阻力的計(jì)算實(shí)例 某建筑物采用單樁基礎(chǔ)，樁徑d=1.2m，樁長(zhǎng)

8、為23m，樁頂豎向荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合豎向力nk=2000kn，驗(yàn)算該樁基豎向承載力是否滿足要求，樁穿越的地層資料如下表: 注:地下水位-8.0m 分析：根據(jù)地質(zhì)情況確定壓縮土層厚度，并計(jì)算出中性點(diǎn)深度1n分層計(jì)算中性點(diǎn)以上樁側(cè)負(fù)摩阻力分布，并求和得樁身下拉荷載qng計(jì)算中性點(diǎn)以下樁側(cè)正摩阻力及樁端阻力，得樁基豎向承載力特征值ra驗(yàn)算基樁承載力。 1、確定中性點(diǎn)深度 依據(jù)樁基規(guī)范、壓縮土層深度lu=5+12=17m；樁端為密實(shí)砂土，1n=0. 81u=13.6m 2、下拉荷載qng 依據(jù)樁基規(guī)范，樁穿越的第一層土為沖填土，可取該層負(fù)摩阻力系數(shù)n1=0. 35 ；第二層土為軟粘土，可取n1=0.2。

9、此外在8m深度處有地下水出現(xiàn)，將影響上覆有效應(yīng)力i的變化，也需分層計(jì)算。故共分為3層，分別計(jì)算如下: 05m深度內(nèi): 1=20.0=50.0kpa qns1=n11=0.3550.0=17.5 kpa 58m深度內(nèi): 2=520.018.0=127.0kpa qns2=n22=0.2127.0=25.4 kpa 813. 6m深度內(nèi): 3=520.018.0(18.0-10.0)=176.4kpa qns3=n33=0.2176.4=35.3 kpa 基樁的下拉荷載: =nuli=13.141.217.55+25.4335.3（13.6-8）=1362.4kn 其中因單樁基礎(chǔ)n=1. 0 3、

10、基樁豎向承載力特征值ra 樁側(cè)摩阻力自中性點(diǎn)1n以下開(kāi)始計(jì)算。 側(cè)阻力效應(yīng)系數(shù)，粘性土為s1=（0.8/1.2）=0.92，密實(shí)砂土為s2=（0.8/1.2）=0.874；端阻力效應(yīng)系數(shù)為s2=（0.8/1.2）=0.87。安全系數(shù)k=2。 ra=quk/ k quk= u+ ap =3.141.2（0.9220.03.40.87480.06）0.8742400.03.140.62 =4164 kn ra=quk/ k=4164/2=2082 kn 4、驗(yàn)算 ra =2082knnk=2000kn滿足設(shè)計(jì)要求。 三、結(jié)束語(yǔ) 樁的負(fù)摩阻力問(wèn)題，在我國(guó)工程實(shí)踐中，已變成一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，如果在樁基設(shè)計(jì)時(shí)不考慮或未充分考慮負(fù)摩阻力,可能造成樁端地基的屈服或破壞、樁身失穩(wěn)及不均勻沉降引發(fā)上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等不良后果，以致有的建筑無(wú)法使用而拆除或花大量資金加固。同樣,如果因?yàn)閷?duì)負(fù)摩阻力計(jì)算不清楚而又片面強(qiáng)調(diào)安全,過(guò)分考慮負(fù)摩阻力對(duì)樁基的影響,加大樁基的埋置深度、配筋量或樁基數(shù)量,這也會(huì)帶來(lái)不必要的巨大經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。因而,正確認(rèn)識(shí)和計(jì)算負(fù)摩阻力對(duì)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。 參考文獻(xiàn)： 1肖宏.樁基負(fù)摩阻力綜述a.第九屆全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)